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NASA太阳探测器发现太阳尘埃环的证据|硬科技

科学家长期以来一直怀疑,太阳的大气层中可能隐藏着尘埃环,还可能有其他人类尚未发现的现象,例如“斑点(blobs)”和“磁岛(magnetic islands)”。

图片来源:NASA

记者 | 徐诗琪

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提起有“环圈”的天体,你脑海中想到的第一个应该就是土星。但事实上,长期以来科学家一直怀疑,太阳的大气层中也可能隐藏着尘埃环,还可能有其他人类尚未发现的现象,例如“斑点(blobs)”和“磁岛(magnetic islands)”。

12月4日,英国《自然》杂志公开了4篇天体物理学重要研究成果——NASA发射的“帕克”太阳探测器的原始数据。

自从2018年8月12日NASA发射了帕克太阳探测器之后,这个勇敢朝着太阳前进的帕克探测器已经绕了地球两圈,并且抵达距太阳约2400万公里处。在2018年10月和2019年4月,帕克两次飞过近日点,为人类对太阳的研究提供了全新视角。

本次公布的四篇论文中,有一篇便对尘埃环等奇异的太阳特征进行了描述。

据外媒VICE报道,论文的合著者,任职于美国约翰斯·霍普金斯大学的天体物理学家Angelos Vourlidas说:“我们确实正在进入太阳大气层,并且正在展开研究我们尚未详细了解的太阳全局磁场(global magnetic field)。”

论文中称,Vourlidas和他的同事们希望帕克能一瞥太阳大气中“寻找已久的无尘区”的模样。假如该区域存在的话,可能会在太阳外边缘形成一条波纹状环,该波纹状环由包含各种成分和重量的粉尘(例如铁或硅酸盐)组成,并由无尘间隙(dust-free gaps)隔开。

这便是看起来与土星环相似的尘埃环。

图源:NASA

近一个世纪以来,在观测与建模的基础上,科学家一直认为该区域是可能存在的。Vourlidas说,太阳内部及其周围的尘埃构成和样式可以帮助重建太阳系的“尘埃历史”,其中甚至包含了有关其他行星或天体演化的宝贵信息。

另外,知道太阳内部是否存在由环隔开的无尘区域或尘埃光区域(dust-light zones),也有可能帮助科学家对外星系统的可居住性做出预测。

“了解哪种类型的尘埃存在于离恒星近的地方,哪种存在于离恒星远的地方,可以帮助物理学家找到更好的理论来确定,哪些恒星是类地行星(可能适宜人类居住),哪些是气态巨行星(又称类木行星)” Vourlidas说。

在不靠近太阳的情况下去观察其细节是件困难的事,而靠近观察,正是帕克太阳探测器能发挥用处的地方。在第一次靠近离太阳最近的接触点(即近日点)期间,该探测器行进到太阳表面约2400万英里以内,比之前的任何探测任务都要近。

从这一优势出发,Vourlidas和他的同事们使用了帕克的宽视场成像仪(WISPR)来拍摄该未开发地区的照片。Vourlidas说,团队惊讶地发现了无尘区的“令人着迷的证据”。

“即使我们已经分析了前两个轨道,当我们观察仪器朝太阳能拍到的最边缘图像时,我们也开始看到,尘埃的深浅度比我们从地球上看的预期要低一些。”他解释说。

但Vourlidas也告诫说,到目前为止,这并不足以完全证明尘埃环的存在。他说:“随着距离越来越靠近,灰尘似乎正在坠落。我们非常期待明年1月的下一个近日点,我们将离太阳更近20%,这样我们就能够看到这种坠落趋势是否在继续。”

除了在太阳大气层中探测可能存在的环系统(ring system)以外,Vourlidas和他的同事还能够捕捉到其他神秘的小规模太阳活动的证据,包括少量被太阳以“斑点(blobs)”形式发射出来的等离子体。

帕克还看到了巨大的长方形结构,其暗示了“磁岛(magnetic islands)”的存在。这些岛是出现在太阳模型中的磁力线的椭圆形交叉点。尽管它们在形成时可能只有颗粒大小,但它们可能在喷发时对地球产生危险影响,这被称为日冕物质抛射(CME)。

图源:NASA

Vourlidas说:“模拟表明,(这些岛)彼此很混乱,并正在形成越来越大的线圈。也许,这就是CME最终形成的过程,它是一个分形的过程,从小规模开始,最终产生巨大的东西。”

目前还需要更多的观察和建模,才能确定帕克拍下的大型长方形结构是否源于磁岛。

Vourlidas还认为,在未来,帕克可能会见证一个彗星在与太阳近距离相遇时被太阳吞噬的过程。

他说:“这就是我希望看到的,只要我们离得够远,我们就能真切地拍下彗星靠近、破裂的图像。如果距离太近,我们会经过尘埃、被彗星波及。这并不好,我希望帕克能离得远些。”

他补充说:“但那将是一幅惊人的图景,我们将能够看到尘埃在宇宙中闪烁的样子。”

到2024年,帕克最终将到达离太阳表面约600万公里的地方,比最近几次相遇距离的三分之一还近。在当前状况下帕克已经观测到了不少东西,相信在未来它一定还有更多发现。

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